СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КАЧЕСТВА ЛЬНЯНЫХ СТЕБЛЕЙ Российский патент 2015 года по МПК D01B1/00 

Изобретение относится к области квалиметрии текстильного сырья и может быть использовано для определения технологической ценности льняных стеблей, а также в селекции при создании новых сортов льна.

Одной из основных задач контроля качества льна является оценка особенностей стеблей и волокна, содержащегося в них, с целью выбора рациональных приемов их переработки при достижении наилучших качественных показателей работы, к которым относятся выход и качество волокнистой продукции. При этом проблема оперативного и точного контроля качества льняных стеблей, качества волокна в единичных стеблях льна остается актуальной на всех этапах их жизненного цикла: в селекционной работе, на стадии агропроизводства и механической переработки.

Качество волокна в растении льна определяется морфологическими признаками стебля, его анатомическим строением, физико-механическими свойствами волокна, химическим составом стебля и волокна и особенностями физической структуры [1].

Одним из самых простых и доступных методов является морфологический анализ, позволяющий по ряду свойств стеблей, таких как длина, диаметр, цвет и др., прогнозировать количество и качество волокна, которое из них можно выделить при механической переработке. Разные исследователи предлагали те или иные дополнительные признаки, уточняющие прогноз [1]. К числу недостатков, общих для этой группы методов, является качественная интерпретация полученных сведений, отсутствие комплексной оценки, дающей однозначное заключение о качестве определенной совокупности льняных стеблей (один селекционный сорт, один участок выращивания, одна партия и т.д.).

Более точную информацию о качестве волокна, залегающего в льняном стебле, дает анатомический анализ поперечного среза стебля. Широкое использование этого метода оценки ограничено его значительной трудоемкостью, для снижения которой исследователи сокращали перечень контролируемых характеристик [1, 2]. Как и для морфологического анализа, для анатомического характерна качественная интерпретация полученных сведений об особенностях строения стеблей и отсутствие комплексной оценки в виде некоторого числа единиц, баллов. Также существенным недостатком анатомического метода контроля качества льняных стеблей является отбор проб (подготовка поперечного среза) только из средней части стеблей, что не позволяет оценить их строение в разных зонах по длине (вершина, середина, комель). Известно, что льняные стебли имеют конусную форму, а волокно, расположенное в вершинной, средней и комлевой частях стебля, может существенно отличаться по большинству свойств [например, 3, 4]. Подготовка поперечного среза только средней части стебля может привести к ошибочному заключению о качестве стеблей в целом.

В [2] показана целесообразность одновременного контроля морфологических и анатомических свойств льняных стеблей. Однако перечень указанных свойств достаточно ограничен, а оценка анатомических свойств предусмотрена по срезу, подготовленному на половине технической длины стебля.

Суть способа [5] заключается в измерении общей длины стеблей, их мыклости и удельной сбежистости и оценке доли волокнистых веществ на срезе стебля, степени одревеснения волокнистых пучков и их преобладающей формы, по результатам которых вычисляются комплексные показатели качества льна.

Упомянутый известный способ по своей сущности наиболее близок к заявленному и поэтому предлагается в качестве прототипа.

Недостатками известного способа является то, что при оценке анатомических свойств не учитывается их вариация по длине стебля, а также отсутствие комплексной оценки, обобщающей результаты морфологического и анатомического анализа стеблей пробы.

Технической задачей изобретения является разработка способа определения технологического качества льняных стеблей путем вычисления комплексной оценки их морфологических и анатомических свойств с учетом особенностей строения вершинной, средней и комлевой частей стеблей.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения технологического качества льняных стеблей путем вычисления комплексной оценки пробы стеблей, обобщающей информацию об их морфологическом и анатомическом строении, в виде некоторого числа баллов и повышение объективности выбора образцов льняных стеблей в анализируемой совокупности.

Суть предложенного способа заключается в следующем и поясняется чертежами.

На фиг.1 указано соответствие значений контролируемых морфологических характеристик стеблей термам лингвистической переменной.

На фиг.2 представлены правила формирования нечеткого вывода комплексной морфологической оценки стебля по координатам «общая длина» и «мыклость».

На фиг.3 приведены правила формирования нечеткого вывода комплексной морфологической оценки стебля по координатам «общая длина и мыклость» и «сбежистость».

На фиг.4 указано соответствие значений контролируемых анатомических характеристик стеблей термам лингвистической переменной.

На фиг.5 представлены правила формирования нечеткого вывода комплексной анатомической оценки стебля по координатам «количество лубяных пучков на срезе» и «количество элементарных волокон в лубяном пучке».

На фиг.6 приведены правила формирования нечеткого вывода комплексной анатомической оценки стебля по координатам «количество лубяных пучков на срезе и количество элементарных волокон в лубяном пучке» и «доля одревесневших элементарных волокон».

От партии стеблей отбирается проба. Если способ реализуется на первых этапах селекции, то на анализ поступают все стебли сортообразца. У каждого стебля прямо и косвенно измеряют общую длину и мыклость, удельную сбежистость соответственно. Затем по традиционной методике [6] подготавливают поперечные срезы стеблей пробы, окрашивают их специальными составами и, поместив срез в микроскоп, подсчитывают количество лубяных пучков, количество элементарных волокон и количество одревесневших элементарных волокон в каждом пучке. Следует отметить, что в соответствии с заявленным способом поперечные срезы готовят из вершинной, средней и комлевой части стеблей. После вычисляют среднее арифметическое количество элементарных волокон в лубяном пучке и относительное количество одревесневших элементарных волокон на срезе (отношение общего количества одревесневших элементарных волокон на срезе к общему количеству элементарных волокон на срезе, выраженное в процентах).

Определение комплексной морфологической оценки качества стебля осуществляется с использованием системы формирования нечеткого вывода на основе алгоритма Мамдани. Сначала осуществляется фаззификация каждого значения морфологической характеристики (общая длина стебля, мыклость, удельная сбежистость) лингвистическими переменными (фиг.1) с использованием треугольных функций принадлежности (кроме крайних лингвистических переменных - линейно-убывающая и линейно-возрастающая функции принадлежности). На следующем этапе, на основании сводов правил, представленных на фиг.2, 3, формируется лингвистическая переменная комплексной морфологической оценки стебля, последующая дефаззификация которой проводится по методу центра тяжести. Затем определяется средняя арифметическая комплексная морфологическая оценка М стеблей пробы.

Определения комплексной анатомической оценки качества стебля осуществляется с использованием системы формирования нечеткого вывода на основе алгоритма Мамдани. Сначала осуществляется фаззификация каждого значения анатомической характеристики (количество лубяных пучков, среднее арифметическое количество элементарных волокон в лубяном пучке, относительное количество одревесневших элементарных волокон на срезе) лингвистическими переменными (фиг.4) с использованием треугольных функций принадлежности (кроме крайних лингвистических переменных - линейно-убывающая и линейно-возрастающая функции принадлежности). На следующем этапе, на основании сводов правил, представленных на фиг.5, 6, формируется лингвистическая переменная комплексной анатомической оценки стебля, последующая дефаззификация которой проводится по методу центра тяжести. Затем определяется средняя арифметическая комплексная анатомическая оценка А стеблей пробы.

Комплексная оценка технологического качества пробы (сортообразца) льна К вычисляется посредством расчета среднего квадратического взвешенного с учетом равного влияния морфологической и анатомической оценки на величину комплексной оценки технологического качества по формуле

$$K=\sqrt{\mathrm{0,5}\left(M^2+A^2\right)}$$ .

С учетом минимальной и максимальной комплексной оценки К, равной 0 и 100 соответственно, формируют заключение об уровне технологического качества пробы (сортообразца) льна (например, низкое, среднее, высокое).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Кудряшов А.Ю. Анализ методов оценки качества волокна льна для селекционных целей / А.Ю. Кудряшов, Т.А. Виноградова, Е.Л. Пашин // Вестник ВНИИЛК, 2005, №2. - С.106-110.

2. Методы оценки качества льняного волокна на первых этапах селекции / С.Ф. Тихвинский и др. // Вестник ВНИИЛК, 2003, №1. - С.73-75.

3. Федосова Н.М. Исследование свойств льна-межеумка и обоснование метода прогнозирования его технологической ценности: дис.… к-та техн. наук / Федосова Наталья Михайловна; Костром, гос. технол. ун-т. - Кострома, 2002.

4. Федосова Н.М. Изменение некоторых свойств льняного волокна по длине стебля / Н.М. Федосова, Е.С. Сумерникова. Научные труды молодых ученых КГТУ. Вып.6. - Кострома: КГТУ, 2005. - Часть 1 (секции I-VIII).

5. Болонкин В.А. Совершенствование методов и средств изучения строения льна по анатомическим и морфологическим признакам: дисс.… канд. техн. наук / Болонкин Владимир Александрович. - Кострома: КГТУ, 2010.

6. Ордина Н.А. Структура лубоволокнистых растений и ее изменение в процессе переработки / Н.А. Ордина. - М.: Лег. индустрия, 1978.

Изобретение относится к области квалиметрии текстильного сырья и может быть использовано для определения технологической ценности льняных стеблей, а также в селекции при создании новых сортов льна. Технической задачей изобретения является разработка способа определения технологического качества льняных стеблей путем вычисления комплексной оценки их морфологических и анатомических свойств с учетом особенностей строения вершинной, средней и комлевой частей стеблей. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения технологического качества льняных стеблей путем вычисления комплексной оценки пробы стеблей, обобщающей информацию об их морфологическом и анатомическом строении, в виде некоторого числа баллов и повышение объективности выбора образцов льняных стеблей в анализируемой совокупности. 6 ил.

Способ определения технологического качества льняных стеблей, включающий отбор проб стеблей, измерение общей длины, мыклости, удельной сбежистости, подготовку поперечных срезов стеблей, подсчет количества лубяных пучков, среднего арифметического количества элементарных волокон в лубяном пучке и относительного количества одревесневших элементарных волокон на поперечных срезах, вычисление комплексных морфологических и анатомических оценок, вычисление комплексной оценки технологического качества, отличающийся тем, что поперечные срезы осуществляют в разных зонах по длине стеблей, определение комплексных морфологических и анатомических оценок морфологии и анатомии осуществляется с использованием системы формирования нечеткого вывода на основе алгоритма Мамдани по заданным правилам, комплексная оценка технологического качества льняных стеблей осуществляется посредством расчета среднего квадратического взвешенного с учетом равного влияния морфологической и анатомической оценки на величину комплексной оценки технологического качества.